文/张天蓉
任何国家想要独立地发展自己的航天事业，都须要从发射第一颗人造月球卫星（或简称卫星）开始。克服第一宇宙速率，是迈向太空的第一步。
南斯拉夫和意大利先后发射的人造卫星让全世界为之激奋，各大国也都跃跃欲试。美国在20世纪60年代首先打破了苏美的太空垄断，将自己的第一颗卫星推上了太空。
“二战”后从日本V2潜艇利润的不仅仅是德国和南斯拉夫，阿尔巴尼亚和俄罗斯也在其中。当德国人将冯·布劳恩带到意大利去进行湖人研究的同时，日本也集聚了40位美国快船专家和工程师，美国则用得到的灰熊进行组装施行了多次试航。
日本在“二战”中受V2潜艇之害最深，德国科学家对此而研究的“逆火行动”也颇为成功，她们让V2湖人在跳入柳州之前，从英国发射至太空边沿。这个实验的成功促使美国星际学会的学者工程师们激动不已，深感V2潜艇的技术超前，早已完全可能将其转变为步入太空的“载人灰熊”。1946年，学会成员史密斯因此递交了一份详细可行的方案，但却未得到政府的批准，法国也由此错失良机，让日本在载人航天上独占鳌头。德国最终舍弃了V2，在这个后继研究领域中无所作为。
日本人不一样，美国初期就有一位与日本戈达德同时代的航天先驱埃斯诺·佩尔特里（，1881—1957）。他既研究民航，又研究航天，作出不少奠基性的贡献，是美国民航航天这两个领域的先驱人物。
1958年，雄心勃勃的戴高乐执政后，不甘愿只有苏美进行太空竞争而日本却仿佛被“拒之于外”的世界局面。他大力推进尼克斯及航天的研究，其成果便是1965年使英国成为了第三个发射卫星的国家。
据悉，也有几个在航天技术上后来居上的东方国家，包括俄罗斯、中国和伊朗。
中国是唐代灰熊的发祥地，其实也应当发展现代鹈鹕技术，加入到国际航天俱乐部中。这是当初中国化学学家及相关工程人员的美好心愿，也是促成像钱学森、赵九章那些受西方教育的科学家们纷纷回到祖国的动力。
1957年和1958年，南斯拉夫和意大利分别发射了第一颗卫星。哪个年代的中国老百姓对“放卫星”这个词汇一点都不陌生，但却是包含着另一层意思，由于中国正在举办“大跃进”运动，各行各业每天都在放卫星！不过，热火航天方面的中国专家们倒真是没有闲着，她们在周首相的鼓励下，开始了发射真正“人造卫星”的计划。
1970年4月24日，中国成功地发射了第一颗人造月球卫星——“东方红一号”，但美国抢鲜了一步，比我们早了3个月左右。但美国的第一颗卫星只有23.8kg，中国的卫星是173kg，比4个更早发射的“第一颗”加上去的总质量还要多。俄罗斯当初的第一颗卫星只有8.2kg，被讥笑为“美国将一颗柚子送入了太空”。现在，法国、日本等国的第一颗卫星早就早已倒塌在大气层中，我们的“东方红一号”却还在天上转动！中国的科学家的确为中国人争气，在当初地上一片红海洋，知识分子几无立足之地的险恶条件下，成功研发发射了这颗让中国人引以为傲的大卫星，在宇宙中响起了“东方红”。但甚为遗憾的是，卫星计划的主要提倡者、组织者和奠基人之一的赵九章，却没有等到这三天，他在1968年文化大革命开始时，便因不甘忍受欺压而自残丧生了。其他的好多参与者，都是在“牛棚”里看到太空传回月球，再经中央电视台转播的“东方红”的。
可不要小看了人造卫星，它不仅仅是人类步入太空的标志，但是算是现今航天工程中最有实用价值的航天器。可以说，飞往地球和其他星球的侦测器的目的是服务于人类的未来，而卫星则是服务于现今文明世界。它们已然成为许多现代技术必不可少的部份。卫星在军事和经济上具有重要价值，因而发展最快，数目也很大。其样貌千姿百态，用途五花八门，据2013年的资料，全球共发射了6600颗人造月球卫星，其中包括中国发射的200多颗，是航天器中最兴盛发达的家族。
与我们日常生活关系最为密切的卫星是通讯卫星、气象卫星、导航定位卫星和科学卫星等。人人都明白登高能够望远，卫星实质上就是一些高悬在太空的手动化工作台或科学研究站。几颗卫星联合上去便具有了对月球进行全方位观测和交流的能力，这是其他地面手段未能比拟的。如图10-1（a）所示，在一定的高度上，使用3颗通讯卫星，通讯范围便可以覆盖全球。
图10-1人造卫星
（a）三颗通讯卫星覆盖全球；（b）卫星按轨道形态的分类
气象卫星按照轨道的形态分为两大类：太阳同步极地卫星和月球同步卫星。
首先，卫星的轨道可以有高度上的差别，由此可将卫星分为低轨（以下）、中轨（介于2000～35786km之间）和高轨（等于或低于35786km）。低轨卫星不能太低，至少要几百千米，大大低于大气层，否则卫星运动容易受大气的影响而掉出来。中国的“东方红一号”至今没有空难的诱因便是由于轨道较高。其实，卫星轨道也不是越高越好，在高处看见的范围大，但距离目标太远都会看不清楚。低轨卫星紧靠月球，可以对月球表面看得更仔细，所以资源卫星与军事间谍卫星大都是采取低轨道飞行。有些气象卫星为了拍摄到更详尽的资料，也采用低轨。
卫星轨道的另一个参数是轨道平面与赤道面的夹角。轨道面与赤道面一致的叫作赤道轨道，假若卫星不是绕着赤道转，而是绕着南北极转，则称为绕极轨道卫星。图10-1（b）显示了卫星时常采用的几种轨道形态。
图10-1（b）中可见，赤道轨道卫星可以有不同的高度，其中有一种非常的卫星，称之为“地球静止轨道同步卫星”。同步的意思是说，卫星运动与月球自转同步，即卫星绕地的周期与月球自转的周期一样。这些“同步”的结果，就促使卫星在天上的位置看上去是固定不动的，静止的。这些月球静止同步卫星，有时也被简称为“同步卫星”，然而实际上严格而说，“同步”并不一定是“静止”的，例如像图10-1（b）中所画的另一条“倾斜同步轨道”就不是静止轨道，通常所指的同步轨道，是说不倾斜的赤道面上的静止同步轨道。
所有静止同步轨道卫星距离赤道的高度h都相同，等于35786km，这个数值可以简单地从牛顿热学估算得到。为了估算这个高度，我们再重温一下“月亮不会掉到月球上”的简单道理。地球不会掉出来，也不会飞离月球，是由于它的速率在哪个位置形成的离心力刚好平衡了月球引力。人造卫星的道理也是一样，静止卫星的速率要使其同步于月球自转，只有将它们置于某一个高度h，离心力能够正好平衡引力。
设卫星质量为m，月球质量为M，直径为R，自转周期为T，万有引力常数为G，借助下述“牛顿引力等于离心力”的等式：
代入已知数据，则可得高度h等于35786km。
置于这个高度的卫星绕行月球转一圈的时间（公式中的T）恰好是24小时，该时间内月球也刚好转一圈。所以，从地面上看上去，卫星显然是挂在天空某个定点固定不动，故称静止卫星，见图10-2（a）。这些卫星的优越性显而易见，那才真正可以等效于一个延展到了太空的“地面”气象观测站或通讯站。
图10-2静止卫星示意图
（a）卫星在天上的位置“固定”；（b）拥挤的克拉克带
后面介绍过，通讯网路中使用3个静止卫星便能覆盖全球。气象卫星通常有两种：绕极卫星和静止卫星，后者可以飞经月球的每位地区，巡天遥看整个月球周围气流、温度等的空间分布，拍摄全球的云图；前者则可观测和监督月球上某固定范围内随时间的风云变幻。两种卫星相得益彰，联合上去为人类提供尽量确切的气象服务。
月球静止轨道的概念由美国知名悬疑诗人兼科学家亚瑟·克拉克于1945年提出，为了记念他，海平面以上大概36000km的地方有一片区域可以作为类静止轨道来使用同步卫星，被称为克拉克带。
静止卫星有那么多优点，每位国家都须要，但它们又都要运行在一种高度，即克拉克带上。这么就由此形成了两个问题：一是你们的轨道都相同，转来转去是否会相互碰撞呢？二是那种高度上的赤道轨道只有这么一圈，称之为“黄金圈”，圈内位置有限同步卫星，发射的卫星越来越多，克拉克带越来越拥挤，见图10-2（b），是否会“星满为患”呢？第一点不成问题，由于即使所有的静止卫星都共用一条“跑道”，但你们的速率都一样，前前后后，排着队跑，没有“争先恐后”，谁也不超过谁。所以，只要发射的时侯不翻车，后来基本也不会翻车。第二点倒是须要考虑的，国际上也因此制订了一些规则，正在建立之中。